Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Andrzej RAŹNIAK, Piotr TOMCZYK -Wydział Paliw i Energii, Magdalena DUDEK - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Wybrane właściwości tlenkowych elektrolitów.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Andrzej RAŹNIAK, Piotr TOMCZYK -Wydział Paliw i Energii, Magdalena DUDEK - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Wybrane właściwości tlenkowych elektrolitów."— Zapis prezentacji:

1 Andrzej RAŹNIAK, Piotr TOMCZYK -Wydział Paliw i Energii, Magdalena DUDEK - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Wybrane właściwości tlenkowych elektrolitów ceramicznych na bazie roztworów stałych MO 2 (M =Zr, Ce) Krakowska Konferencja Młodych Uczonych Kraków 21 września 2007 Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie

2 Tlenkowe elektrolitów ceramicznych na bazie roztworów stałych MO 2 (M =Zr, Ce) Zastosowanie tlenkowe elektrolitów ceramicznych: stałotlenkowe ogniwa paliwowe (Solid Oxide Fuel Cell – SOFC) sensory gazowe w motoryzacji i metalurgii pompy tlenowe elektrolizery reaktory chemiczne, itd... Walther Hermann Nernst ( ) [1] ][2] [2] [1]

3 Sonda lambda E – napięcie R – stała gazowa T – temperatura spalin p 1 (O 2 ) – ciśnienie parcjalne tlenu w powietrzu atmosferycznym p 2 (O 2 ) – ciśnienie parcjalne tlenu w spalinach p 1 (O 2 ) p 2 (O 2 ) [http://www.tas-moto.org/opcja.php?kat=leksykon&id=95] [3] [4] [4]

4 SOFC – Solid Oxide Fuel Cell [5] [5] katoda anoda elektrolit ITSOFC (self supported) ITSOFC (anode supported) 500 mA/cm 2 Polaryzacja w czasie pracy SOFC [6] TomczykP.; Journal of Power Sources 160 (2006), [6]

5 Mielenie proszków w alkoholu izopropylowym - młyn obrotowo-wibracyjny czas 12h Schemat otrzymywania elektrolitów 8% mol Y 2 O 3 w ZrO 2 (8YSZ) i Ce 0.8 Gd 0.2 O 2 (20GDC) otrzymanych z proszków uzyskanych metodą prażenia współstrąconych osadów Prażenie osadów, 8YSZ 1000°C, 20GDC 800°C - przez 1h Roztwory azotanów (cyrkonylu i itru) – 8YSZ oraz (ceru i gadolinu) – 20GDC Spiekanie swobodne; 1500°C – 2h (8YSZ); 1600°C – 2h (20GDC) Formowanie cylindrycznych pastylek; prasowanie izostatyczne 250 MPa Odsączanie współstrąconych osadów, przemywanie wodą destylowaną a następnie alkoholem etylowym, suszenie w temp. 100°C przez 12 h Wkraplanie do wodnego roztworu amoniaku pH = 10

6 Charakterystyka otrzymanych proszków Morfologia proszków - zdjęcia TEM 8YSZ 20GDC

7 Charakterystyka spieków Mikrostruktura próbek z badań SEM 8YSZ 20GDC

8 Właściwości mechaniczne [7] Liu X., Chen X. 2005: Toughening of 8Y-FSZ Ceramics by Neodymium Titanate Secondary Phase. Journal of the American Ceramic Society 88 (2), MateriałHV, GPaK IC, MPa·m 0,5 8YSZ12,8± 0,22,7 ± 0,3 8YSZ +5 % wag. Al 2 O 3 12,4± 0,33,6 ± 0,3 8YSZ + 15 % mol Nd 2 Ti 2 O 7 [7]11,2 ±0,48,1 ± 0,2 20SDC8,9±0,72,4 ± 0,3 20GDC8,2±0,42,2 ± 0,3

9 Właściwości elektryczne Widmo impedancyjne Zależność przewodności objętości ziaren ( b ) od temperatury

10 Właściwości elektryczne Zależność przewodności całkowitej od średniej wielkości ziarna spieku 20GDC

11 Zastosowanie mikroelektrod do badania reakcji elektrody tlenowej Warunki eksperymentu: T = 700°C; p = 1atm

12 GDC YSZ Wyznaczenie współczynnika normalizującego l TPB – długość kontaktu trzech faz Rys. 6. Wykres impedancji dla mikroelektrody Au na: a) YSZ b) GDC Wykres admitancji dla mikroelektrody Au T = 700°C; p(O 2 ) =0,1 atm; polaryzacja 0,3V

13 R s jest niezależne od polaryzacji i czasu eksperymentu Wykres dla mikroelektrody Au na elektrolicie GDC T = 700°C; p(O 2 ) =0,1 atm;

14 Wyznaczenie współczynnika normalizującego l TPB ze wzoru Newmana dla elektrody okrągłej dla elektrody eliptycznej R s opór elektrolitu wyznaczony z pomiaru EIS el przewodność elektrolitu l TPB długość kontaktu trzech faz dla elektrody okrągłej = a/b a, b duża i mała półoś elipsy

15 Właściwości elektryczne Porównanie znormalizowanego natężenia prądu w czasie w funkcji polaryzacji E = -0.2 V dla elektrolitów 8YSZ i 20GDC Wykres znormalizowanej impedancji dla elektrolitów 8YSZ ( ) i 20GDC ( )

16 Podsumowanie Skład chemiczny, mikrostruktura i technologia wytwarzania mają wpływ na właściwości elektrolitu Możliwe zastosowanie pseudo punktowej elektrody Au w pomiarach CA i EIS Użycie współczynnika normalizującego l TPB (długość granicy kontaktu trzech faz) z odpowiednim współczynnikiem korygującym umożliwia porównanie wyników dla różnych wielkości i kształtów elektrod Większe natężenia prądu w trakcie długotrwałej polaryzacji dla GDC niż dla YSZ oraz wyniki EIS potwierdzają że GDC jest lepszym elektrolitem dla IT-SOFC niż YSZ

17 Andrzej RAŹNIAK, Piotr TOMCZYK -Wydział Paliw i Energii, Magdalena DUDEK - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ Wybrane właściwości tlenkowych elektrolitów ceramicznych na bazie roztworów stałych MO 2 (M =Zr, Ce) Krakowska Konferencja Młodych Uczonych Kraków 21 września 2007 Akademia Górniczo – Hutnicza w Krakowie Praca finansowana z badań własnych AGH Andrzej ®


Pobierz ppt "Andrzej RAŹNIAK, Piotr TOMCZYK -Wydział Paliw i Energii, Magdalena DUDEK - Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki Wybrane właściwości tlenkowych elektrolitów."

Podobne prezentacje


Reklamy Google